Учебное пособие 800594

УДК 538.975

А.С. Иволгина

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТРОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ СТОК-ИСТОК ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Работа посвящена исследованию влияния технологического процесса посадки кремниевого кристалла n-типа в корпус с медным основанием, покрытым серебром, на сопротивление между стоком и истоком (RСИ). Полевые транзисторы n-типа обладают заданным номиналом сопротивления

20 мОм.

Из-за множеств свойств и характеристик полевые транзисторы являются основными составляющими современной фундаментальной силовой электроники. Они обладают способностью высокой скорости переключения при малой мощности управления и делают возможным управлять большими электрическими токами I, что и позволяет их называть «идеальными переключателями». В закрытом состоянии полевые транзисторы блокируют приложенное к их стоку обратное напряжение (Uси), а в открытом – должны иметь низкое сопротивление сток – исток (Rси) [1].

Целью данной работы является исследование влияния технологического процесса монтажа кремниевого кристалла в корпус с медным основанием, покрытым серебром, на сопротивление между стоком и истоком (Rси).

Так как сборочные технологические операции могут оказывать существенное влияние на электрофизические параметры, в данной работе рассматривается выявление факторов, влияющих на Rси при монтаже кристалла в корпус.

Проанализировав технологические особенности и основные характеристики с помощью метода сравнения, обозначены главные

60

преимущества и недостатки ключевых операций сборки полевых транзисторов.

В данной работе объектом исследования является партия из десяти однокристальных МОП – транзисторов n-типа в пластмассовом корпусе SO-8 (рисунок).

Конструкция и размеры корпуса SO-8

Для сравнения значений параметра Rси посадка кристалла на основание была выполнена двумя методами: напайкой и наклейкой, которые оказывают существенное воздействие на сопротивление между стоком и истоком из-за разной проводимости используемых материалов.

Основные параметры данного полевого транзистора:

–пороговое напряжение (Uзи пор) – 1,5 - 3,0 В;

–ток утечки на затворе (Iз ут) – 100 нА;

–начальный ток стока (Iс нач) – 25 мкА;

–сопротивление сток-исток в открытом состоянии (Rси откр) –

20мОм;

–напряжение сток-исток максимальное (Uси max) – 30 В;

61

– напряжение исток-сток (постоянное прямое напряжение диода) (Uис) – 1,8 В [2].

Отбраковка осуществляется посредством сопоставления измеренных характеристик с аналогичными значениями нормативно технической документации. При превышении предельного значения той или иной характеристики прибор считается браком [3].

Наклейка кристаллов на основание производится на универсальной автоматической установки микромонтажа Amadyne CATap. Операция предназначена для создания механически прочного соединения кристалла с 33 основанием корпуса. С помощью шприца клей ТОК-2 наносится на основание, кристалл помещается на клей и слегка прижимается для фиксации его с основанием. Качество наклейки проверяется под микроскопом МБС-2.

Напайка кристалла в корпус SO-8 проводится с помощью пасты 7130, в состав которой входит олово (Sn) – 63 %, свинец (Pb) – 37 %. Температура плавления (Тплав) пасты составляет 183 С [4]. После присоединения кристалла на основание паяльной пастой изделие отправляется в парогазовую печь SV 260 для закрепления на 2,5 мин. Далее выполняется отмывка корпуса в ультразвуковой ванне с деионизованной водой в течение 10 минут с последующей сушкой под вакуумом.

После осуществления монтажа кристалла контролировались значения сопротивления стока – истока на тестере контроля статических параметров 14ТКС-100-001 при напряжении затвор-исток

Uзи = 10 В, токе стока Iс = 10 А и температуре Т = 25 С. Так как Rси при нормальных условиях не должно превышать 20 мОм, из табли-

цы видно, что при операции напайки кристалла в корпус значения Rси ближе к норме, чем при наклейке.

По результатам измерений параметра Rси после операций монтажа кристалла было установлено следующее:

–при монтаже кристалла в корпус методом напайки пастой серии 7130 значения параметра Rси не превышают 20 мОм;

–при монтаже кристалла в корпус на токопроводящий клей ТОК-2 значения параметра Rси выше нормы, что является браком.

62

Номиналы значений сопротивления сток-исток (Rси) МОП-транзистора

Значения Rси, мОм

Литература

1.Кондратюк А.В. Анализ особенностей типовых конструкций полевых транзисторов с изолированным затвором [Текст] / А.В. Кондратюк // Электроника. – 2016. – № 23. – С. 59 – 66.

2.Амирханов А.В. Разработка парадигмы проектирования СБИС с учетом результатов конструкторско-технологического моделирования [Текст] / А.В. Амирханов, А.А. Гладких, А.А. Глушко и др. // Электроника. – 2013. А.А. № 9. – С. 38 – 51.

3.Староверов К. Новое поколение низковольтных MOSFET

–транзисторов в корпусах SO-8, PQFN и DirectFET. [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://www.compel.ru/lib/ne/2009/12/5-novoe- pokolenie-nizkovoltnyih-mosfet-tranzistorov-v-korpusah-so-8-pqfn-i- directfet.

Воронежский государственный технический университет

63

УДК 538.975

И.Ю. Лавренко

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ В МЕДИЦИНСКОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЕ

Работа посвящена разработке системы обработки и отображения информации в газоанализаторе, сопряжению графического дисплея с микроконтроллером.

Все микроконтроллеры AVR семейства Mega являются 8-битными микроконтроллерами, предназначенными для использования во встраиваемых приложениях. Они изготавливаются по малопотребляющей КМОП-технологии, которая в сочетании с усовершенствованной RISC-архитектурой позволяет достичь наилучшего соотношения стоимость/быстродействие/энергопотребление. Микроконтроллеры описываемого семейства являются наиболее развитыми представителями микроконтроллеров AVR общего примене-

ния [1, 2].

Полученные в ходе работы результаты имеют ряд преимуществ, имеющих очень важное значение. Устройство будет иметь довольно низкую стоимость, относительно аналогов, в то же время процедура анализа окиси азота в выдыхаемом воздухе не будет занимать больше времени, а полученные данные имеют точность выше чем у дорогостоящих аналогов. Результаты работы будут использоваться в дальнейшем при разработке аналогичных устройств с той же функциональной требовательностью. Экспериментальные исследования структуры и архитектурный анализ, проводятся с помощью микроконтроллера atmega 16.

В таблице приведены технические характеристики портатив-

64

Технические характеристики портативного ручного аппарата для измерения окиси азота (NO) в выдыхаемом воздухе

65

ного ручного аппарата для измерения окиси азота (NO) в выдыхаемом воздухе.

Алгоритм работы устройства заключается в следующем, аппарат содержит газочувствительную пленку, которая улавливает частицы окиси азота в выдыхаемом воздухе за отрезок времени и изменяет свое сопротивление, каждая концентрация таких частиц соответствует определенному номинальному сопротивлению, в свою очередь микроконтроллер считывает и анализирует полученную информацию, после чего выводит полученные результаты на монохромный дисплей. Принцип анализа у микроконтроллера следующий разработанный код программы зашитый в память производит анализ устройства после начала процедуры измерения окиси азота, микроконтроллер собирает информацию с газочувствительной пленки и отдельный код подпрограммы производит пересчет сопротивления после чего выводит их на экран.[3]

Литература

1.Перунов Ю.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием [Текст]: монография / Ю.М. Перунов, К.И. Фомичев, Л.М. Юдин. – М.: Радиотехника, 2003. – 416 с.

2.Проакис Дж. Цифровая связь [Текст]: монография / Дж. Проакис. – М.: Радио и связь, 2000. – 800 с.

3.Дьяконов В.И. Сверхскоростные ЦАП фирмы Texas Instruments с частотой преобразования от 1 до 2.4 Гвыб./с. [Текст] / В.И. Дьяков // Компоненты и технологии. - № 2. - 2013. - С. 46 - 54.

Воронежский государственный технический университет

66

УДК 621.372

Т.В. Свистова, Ю.В. Рукина

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ РЕЗКИ НА КРИСТАЛЛЫ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН ДИАМЕТРОМ 300 ММ

Работа посвящена исследованию особенностей резки кремниевых пластин диаметром 300 мм на кристаллы и выбору оптимального режима и параметров резки. Установлено, что наиболее распространенным методом разделения пластин на кристаллы является резка алмазными дисками. К особенностям разделения пластин на кристаллы следует отнести необходимость их предварительного утонения.

Одним из технологических процессов в электронной промышленности является процесс разделения полупроводниковых пластин на отдельные кристаллы. Для этого в технологии микроэлектроники используют: резку пластин стальными полотнами и проволокой с применением абразива; разделение пластин алмазным резцом или лазерным лучом с последующей ломкой; ультразвуковую резку пластин; резку алмазным диском. Из перечисленных способов наибольшее распространение получила резка алмазным режущим диском. Это обусловлено тем, что алмазная кромка обладает высокой режущей способностью. При увеличении диаметра пластин, а, следовательно, повышение количества кристаллов на пластине и уменьшение их размера, применение дисковой резки становится затруднительным. Поэтому определение оптимального режима резки пластин диаметром 300 мм несомненно, является актуальной проблемой [1, 2].

Целью работы является разработка и освоение технологии резки кремниевых пластин диаметром 300 мм на кристаллы.

При дисковой резке пластин диаметром 300 мм могут возникать следующие проблемы:

-образование сколов и трещин на кристалле вследствие вибрации, возникающей в процессе работы установки;

-загрязнение поверхности кристалла при подаче охлаждающей воды в зону разделения пластины;

67

-низкая скорость процесса;

-износ режущих дисков и, как следствие, разброс по ширине

реза;

-загрязнение поверхности пластины кремниевой крошкой;

-только линейное перемещение режущего диска;

-необходимость проведения дополнительной очистки пла-

стины.

Было выявлено, что главной особенностью процесса разделения пластин большого диаметра на отдельные кристаллы является необходимость предварительной операции утонения. Для пластин большого диаметра оптимальным способом утонения является технология TAIKO, которую разработала фирма DISCO (рис. 1).

Рис. 1. Схема процесса TAIKO

Главной задачей процесса утонения является снятие внутренних напряжений с пластины и повышение её устойчивости. Проводится утонение пластины с оставлением ободка исходной толщины по краю пластины.

Последовательность выполняемых технологических операций утонения платин по технологии TAIKO:

-пластина лицевой стороной монтируется на ламинирующую пленку;

-производится утонение обратной стороны пластины, с оставлением ободка исходной толщины;

-шлифовка обратной стороны;

68

-полировка;

-снятие пластины с ламинирующей пленки.

Для последующих операций важно соблюдение ориентации кристаллов, поэтому пластины помещаются на адгезионную пленку на установке монтажа пластин на липкий носитель Powatec P–200.

Разделение пластины на кристаллы проводили на установке дисковой резки DFD6361 (DISCO). Сначала вырезается ободок, оставленный после утонения, а затем разделяется вся пластина на кристаллы.

На рис. 2 представлено схематичное описание работы установки дисковой резки пластин на отдельные кристаллы.

Рис. 2. Блок-схема установки дисковой резки

Операцию дисковой резки необходимо проводить, тщательно подбирая параметры установки: скорость подачи стола и частоту вращения электрошпинделя. Ширина и зернистость диска также являются важными факторами. Например, слишком высокая скорость подачи стола (25 мм/с) при недостаточной скорость вращения шпинделя (30000 об./мин) повлечет за собой волнистость реза

69